中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：第六屆中國(guó)(無錫)國(guó)際新能源大會(huì)暨展覽會(huì)于2014年11月6至8日在江蘇無錫隆重舉行，本屆展會(huì)以“新能源、新城鎮(zhèn)、新生活”為主題。
中國(guó)工程院院士、國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)院研究員名譽(yù)院長(zhǎng)薛禹勝進(jìn)行主題演講，以下是文字實(shí)錄：
薛禹勝：各位早上好，非常容幸在這里交流一下關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)的一點(diǎn)看法。
我們知道能源是社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，可靠的電力供應(yīng)則是現(xiàn)代文明的重要支持。如果電能在終端能源中的占比增加1個(gè)點(diǎn)，能源強(qiáng)度將降低3.7個(gè)百分點(diǎn)?？梢钥吹贸鰜砟茉窗踩请x不開能源的安全，離不開電網(wǎng)的安全。所以電網(wǎng)是支撐電力傳輸和電力市場(chǎng)的物理平臺(tái)。
我們知道一次能源在各種發(fā)電廠轉(zhuǎn)化成電能以后，電能再變成二次電能最終到終端的各種能源。這個(gè)過程當(dāng)中我們要保證電力系統(tǒng)能承受可信的擾動(dòng)崩潰的能力，電力系統(tǒng)在擾動(dòng)后仍保持供需平衡的能力。
在這個(gè)電力系統(tǒng)和電力市場(chǎng)以及參與者之間，需要一個(gè)決策支持系統(tǒng)?；谶@樣一個(gè)思維，國(guó)網(wǎng)電科院開發(fā)了國(guó)際上唯一的WARMAP體系，它廣泛應(yīng)用在中國(guó)省級(jí)以上的電網(wǎng)當(dāng)中，就是80%以上的省級(jí)以上的電網(wǎng)是這個(gè)防御體系保護(hù)，這樣使得中國(guó)電網(wǎng)安全預(yù)警和安全方面引領(lǐng)了世界。
但是目前這樣一個(gè)研究工作是在電力流設(shè)定的邊界條件，邊界條件是我們給定的情況之下進(jìn)行研究的，所以它并沒有考慮到一次能源對(duì)這個(gè)設(shè)定邊界條件的影響，它也沒有考慮到用電模式改變以后，它對(duì)于電力流的影響。所以我們中間研究了安全性，但并沒有考慮到實(shí)際情況底下，我們面對(duì)著能源的環(huán)境當(dāng)中的變化。
那么為了保證真正的能源安全，我們是需要研究整個(gè)電力流， 用能源流代替單純電力流的研究。另外我們還要研究資金流和信息流，來支撐這樣一個(gè)能源和資金的正常運(yùn)作。
此外為了保證環(huán)境的安全，我們還是要研究能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)對(duì)于環(huán)境的影響，也就是我們要求研究能源整個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)環(huán)境排放的影響。
實(shí)際上我們以前研究的是中間物理的電力系統(tǒng)，但是它是和周邊所有環(huán)境這些箭頭互相聯(lián)系當(dāng)中，是我們給定的條件之下，來保證電力系統(tǒng)的安全。但是外部的這些連接都是在改變的，并且隨著社會(huì)的發(fā)展，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這些變化都有很大的影響。這些影響如果不把它考慮在能源安全，電力安全的話，后者的目的將是很難保證的。
在周邊邊上每一個(gè)故障最后都會(huì)引起物理電力的故障，所以我們必須要綜合考慮一次能源、二次能源及終端能源的生產(chǎn)與消費(fèi)。
那我們來看一下電力系統(tǒng)和一次能源之間的關(guān)系，在各種能源當(dāng)中，有一些能源目前為止化石類能源是作為發(fā)電當(dāng)中主要的一次能源。但是這個(gè)情況剛才幾位專家也講了，它不但受到自然資源的約束，并且受到環(huán)境的約束，所以在未來化石類能源最終將被可再生能源代替。但是天然系、水能、核能、太陽能是不能直接轉(zhuǎn)化，主要的還是通過可再生能源變成電能以后才能被大多數(shù)的終端設(shè)備所使用，所以這里可以看到，電能在終端能源中作用是非常非常大的，如果沒有電大量在終端代替其他化石能源，可再生能源使用是不太現(xiàn)實(shí)的。
所以我們要保證大能源的充裕性，我們可以看到不可再生的能源除了供應(yīng)一些沒有辦法被電能替代的終端需求的時(shí)候，主要是作為發(fā)電的燃料，它通過發(fā)電和配電工給電流符合的需求，供給可能被電能所替代的終端的需求。
但是化石類能源耗盡以后，太陽能量只能夠通過可再生能源來支撐人類的發(fā)展。那么我們?cè)瓉淼牟豢稍偕茉词强稍偕茉丛趦|萬年長(zhǎng)期的歷史變遷過程當(dāng)中自然轉(zhuǎn)換成不可再生能源的，但是在這個(gè)短暫時(shí)間當(dāng)中，一二百年當(dāng)中，人類就把億萬年自然界發(fā)展過程當(dāng)中積累起來的財(cái)富都全部消耗完了，所以自然轉(zhuǎn)換現(xiàn)在已經(jīng)不可能了。如果我們規(guī)模性的轉(zhuǎn)換，把可再生能源再轉(zhuǎn)成油、轉(zhuǎn)成煤，當(dāng)然這也是非常需要的，因?yàn)樗€是有一部分的終端使用，最終也沒有辦法用可再生能源直接來供給，用電能來供給的。但是它大部分風(fēng)能、光、水能可以提供發(fā)電的使用，而上面的回路就可以替代化石類能源當(dāng)中來發(fā)電的這么一個(gè)過程。這個(gè)過程當(dāng)然是非常重要，因?yàn)樗鼘?duì)我們最終能夠用清潔能源，保證社會(huì)的福利，人的健康生活以及社會(huì)文明程度的增長(zhǎng)非常的重要。
但是上面這個(gè)回路當(dāng)中，可再生能源當(dāng)中業(yè)帶來了一些挑戰(zhàn)，很重要的挑戰(zhàn)之一，就是它的不確定性。因?yàn)榭稍偕茉词怯幸粋€(gè)非常強(qiáng)的不確定性，比如他本身是一個(gè)波動(dòng)，風(fēng)是或大或小，并且有間歇性特征，比如突然有一個(gè)很大的風(fēng)速直接降到?jīng)]有風(fēng)速，在幾分鐘之內(nèi)，那么在這樣一個(gè)能源供應(yīng)之下，我們叫它是不太可控的能源。那么要使得不太可控的能源占比不大，可以通過化石類能源起到備用作用，但是當(dāng)可再生能源占到50%、80%，那個(gè)時(shí)候突然沒有風(fēng)了，太陽被擋住了，那個(gè)時(shí)候我們系統(tǒng)當(dāng)中怎么來保證用戶的可靠用電呢?如果這個(gè)問題不能夠很好的發(fā)展，當(dāng)然我們也有沒有辦法來保證可再生能源的替代了。
可以看到一次能源當(dāng)中，這是化石類的能源。二次能源經(jīng)過人的轉(zhuǎn)換以后，它主要包括熱能、氫、電，這三者之間可以互相轉(zhuǎn)換，將來技術(shù)的發(fā)展，它們之間的轉(zhuǎn)換會(huì)更加有效。
當(dāng)然也有儲(chǔ)能的支撐，這個(gè)是終端能源，所以能源主要分成了一次、二次、終端這三個(gè)層次。終端能源除了電之外，熱能、機(jī)械能、馬達(dá)使用的電能，包括大量IT行業(yè)當(dāng)中使用的電能，最終我們是希望能夠把一次能源滿足于終端能源的需求。
目前為止，絕大部分能源是這么一個(gè)流向，但是隨著核能的加入，當(dāng)然它可以替代其他的化石類能源，但是核能從某種意義上來講，它仍然是化石類能源。在真正清潔核聚變可以使用化之前，人類使用核能還是一把雙刃劍。最終我們希望是這樣一個(gè)可再生的能源，可再生能源替代，最終我們還是希望它能夠替代到前面三個(gè)化石類的能源。
為了要保證一次能源之間的轉(zhuǎn)換，它和一次資源和二次能源之間的轉(zhuǎn)換，以及一次能源之間的轉(zhuǎn)換都是以后我們要解決人類能源流當(dāng)中所需要研究的課題。
那么大規(guī)模間歇性可再生能源入網(wǎng)對(duì)電力充裕性的挑戰(zhàn)。主要反應(yīng)在以下幾個(gè)方面。
第一，間歇性電能的占比將持續(xù)增加。
第二，電源側(cè)的預(yù)測(cè)誤差大大超過負(fù)荷側(cè)。
第三，風(fēng)電突變時(shí)刻難以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。
第四，瞬時(shí)及旋轉(zhuǎn)備用的調(diào)度問題突出。
第五，影響到可再生能源發(fā)電的初衷。
所以對(duì)于在大規(guī)模可再生能源接入以后，怎么樣保證二次能源和終端能源的安全，這也是一個(gè)非常嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。
這一點(diǎn)我個(gè)人感覺到還沒有被很多人所真正的認(rèn)識(shí)到，因?yàn)楝F(xiàn)在注意力還是集中在電源端和用戶模式上面，但是這些問題將來也會(huì)成為一個(gè)重大的問題。
除了講的一次能源端以外，終端需側(cè)用典方式也會(huì)對(duì)物理電力系統(tǒng)產(chǎn)生問題很大很大。我們講過終端代替化石能源這是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，并且它對(duì)于環(huán)境的安全等等都是至關(guān)重要的，那么在這個(gè)當(dāng)中主要使用的就是電動(dòng)汽車。
電動(dòng)汽車在這個(gè)框架當(dāng)中的研究，還沒有框架式的設(shè)計(jì)來很好的進(jìn)行全方位的研究。實(shí)際上我們可以看到到目前為止，包括我們政府講的計(jì)劃，實(shí)際上推動(dòng)還是大大的滯后于實(shí)際的計(jì)劃。原因就在于，這么一個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，它是人的參與和人的行為影響到行業(yè)發(fā)展是一個(gè)重大的因素。
我們現(xiàn)在知道，物理系統(tǒng)當(dāng)中來做決策，都是建立于數(shù)學(xué)模型的仿真，它可以在數(shù)學(xué)模型上優(yōu)化方案再需實(shí)施，如果有人參與的研究對(duì)象，目前為止，包括學(xué)術(shù)界很難提出一個(gè)很好的研究方法，能夠把我們沒有辦法用數(shù)學(xué)模型表達(dá)的人的博弈，特別是非理性的博弈，能夠有效的考慮在我們的決策上面。所以在管理上面和社會(huì)學(xué)上面，實(shí)際上我們是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于物理上這個(gè)研究的工作，
怎么樣使技術(shù)上，物理上行之有效的仿真和靈敏性優(yōu)化的思維，能夠引用到社會(huì)學(xué)上面這是我們一定要面臨的問題，特別是要解決人的博弈行為放在里面，所以這是我們?cè)O(shè)計(jì)研究的框架，我們?cè)谶@上面進(jìn)行了近十年的研究工作，也開始在國(guó)際上發(fā)表一些研究的結(jié)果。
其他還想談一下制約物理電力系統(tǒng)當(dāng)中另外一個(gè)重要因素，也是這個(gè)大會(huì)所關(guān)注的，就是排放的污染。這兩者之間的關(guān)系也是一個(gè)雙向的關(guān)系。
我們可以看到電力系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境當(dāng)中，電力系統(tǒng)是通過排放影響生態(tài)環(huán)境，而生態(tài)環(huán)境又通過災(zāi)害來懲罰人類。
我們可以具體看一下，人類的活動(dòng)產(chǎn)生了污染物，這個(gè)污染物使得自然界的生態(tài)可修復(fù)加重了它的負(fù)載。電力系統(tǒng)作為人類活動(dòng)當(dāng)中主要的部分，它的排放同樣使得自然界的生態(tài)破壞掉，如果這個(gè)平衡被顛覆的時(shí)候，那么自然界就會(huì)有更多的災(zāi)害發(fā)生，而自然界的災(zāi)害最終會(huì)引起電力系統(tǒng)當(dāng)中停電的風(fēng)險(xiǎn)。
那么為了使得這樣一個(gè)環(huán)節(jié)，能夠在我們的可控范圍之內(nèi)，除了政策上以外，我們還是應(yīng)該在科學(xué)的水準(zhǔn)上去研究這個(gè)問題。怎么樣能夠達(dá)到它的可控性，這也是我們需要要求的。
比如人類活動(dòng)可以通過生態(tài)工程來改善自然界的生態(tài)，同時(shí)電力系統(tǒng)當(dāng)中在排放的同時(shí)，我們通過市場(chǎng)的機(jī)制來約束這樣一個(gè)排放。另外我們通過監(jiān)管來保證它能夠達(dá)到我們減排的作用。我們以前只是說定性的去講它，只是用語言程度上去描述問題，以及想一些辦法，但對(duì)于為這么一個(gè)精細(xì)化的研究，或者說在大規(guī)模的可再生能源的發(fā)展以及大規(guī)模人類活動(dòng)的情況之下，一定需要有定量的分析，需要我們?cè)谏鐣?huì)學(xué)當(dāng)中，在人類行為學(xué)當(dāng)中找到新的研究的方法，這個(gè)是我們現(xiàn)在正在進(jìn)行研究的。
我們希望在電力系統(tǒng)當(dāng)我國(guó)當(dāng)中，對(duì)排放的管理怎么樣從主動(dòng)排放來克服自然界對(duì)于電力系統(tǒng)，通過電力系統(tǒng)的停電對(duì)人類的懲罰。
那么這樣我們就需要考慮到數(shù)學(xué)模型，要考慮到人類不同角色的參與者，人類的行為，在不同的環(huán)境，在不同的場(chǎng)景之下，它是理性和非理性的博弈，怎么樣影響決策的結(jié)果和最終物理系統(tǒng)的運(yùn)行，這是很大的一個(gè)挑戰(zhàn)，這個(gè)上面我們也是做了很長(zhǎng)時(shí)間的研究工作。
剛才講的是電力系統(tǒng)對(duì)生態(tài)環(huán)境當(dāng)中的影響，反過來生態(tài)環(huán)境當(dāng)中怎么通過災(zāi)害影響到電力系統(tǒng)呢?我們現(xiàn)在做得工作也就回復(fù)到開始我所講的，我們?cè)瓉淼耐ｋ姺烙到y(tǒng)是局限在電力系統(tǒng)內(nèi)部，但是我們需要把防御戰(zhàn)線提前到外部系統(tǒng)當(dāng)中去，如果我們對(duì)自然災(zāi)害的預(yù)警和決策能夠提前到它的源頭，那就給我們的停電防御留出更長(zhǎng)的預(yù)警時(shí)間，這就相當(dāng)于導(dǎo)彈防御系統(tǒng)希望把我們的雷達(dá)監(jiān)測(cè)收到敵對(duì)國(guó)最近的地方是一樣的道理。如果要保證電力安全，一定要把我們的研究范圍擴(kuò)大到自然災(zāi)害引起機(jī)理的演化過程當(dāng)中，如果我們這個(gè)研究向前推進(jìn)，那么能源可靠性也就越能夠保證。比如說雷電預(yù)警現(xiàn)在已經(jīng)在我們江西省防御體系當(dāng)中運(yùn)行了四年，得到了很好的效果。
下面談一下通訊系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，也就是和IT之間的聯(lián)系。這當(dāng)中，上面藍(lán)顏色是指經(jīng)典模型當(dāng)中的電力系統(tǒng)和下面靜電概念中的信息系統(tǒng)。這兩個(gè)領(lǐng)域是隔離開研究，它們之間互相的影響，特別是風(fēng)險(xiǎn)的交叉和放大在這個(gè)圖上用紅顏色表示的，實(shí)際上現(xiàn)在都是空白點(diǎn)。但如果我們不很好的研究這些空白點(diǎn)，我們是很難保證電力和信息安全融合的這么一個(gè)電力系統(tǒng)，所以這也是我們所需要研究的一個(gè)重要內(nèi)容。
此外對(duì)于電力經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)監(jiān)管也是非常重要的，那么這些多參與者的博弈行為，通過他們的博弈影響到工況不確定性，和影響到電價(jià)不確定性，來影響到電力系統(tǒng)的安全，這就需要實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)方法來進(jìn)行，這個(gè)我們也進(jìn)行了大量的研究工作。
總的來看，我們已經(jīng)達(dá)到的目的不足以保證今后的能源安全，而為了保證今后的能源安全，我們還是需要有這樣一個(gè)頂層的設(shè)計(jì)。美國(guó)、歐洲、日本對(duì)能源領(lǐng)域的頂層設(shè)計(jì)，在這些頂層設(shè)計(jì)當(dāng)中提到了一個(gè)新的動(dòng)向就是關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)，這是歐盟提出來，美國(guó)進(jìn)行的一些研究，另外德國(guó)也提出了其研究計(jì)劃。
到底能源互聯(lián)網(wǎng)是什么?這個(gè)事情我個(gè)人感覺到還是需要有一個(gè)討論。接下來是我自己的觀點(diǎn)，作為一家之詞，我想來表達(dá)一下我對(duì)這個(gè)問題的看法。
能源互聯(lián)網(wǎng)，字面上的說法是把IT當(dāng)中互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)詞用到能源上來講。但是現(xiàn)在很多文章或者網(wǎng)絡(luò)上面比較牽強(qiáng)的，我認(rèn)為比較牽強(qiáng)的把互聯(lián)網(wǎng)的一些概念照搬到能源網(wǎng)上面來，當(dāng)然這不利于我們真正去研究能源互聯(lián)網(wǎng)的。
我想Internet本身是支持信息劉德計(jì)算機(jī)技術(shù)，而能源流服從的物理規(guī)律與信息流不同。能源互聯(lián)不能簡(jiǎn)單套用Internet的概念，而是在支撐層面上的深度融合，實(shí)現(xiàn)能源流的全面監(jiān)控及優(yōu)化。
我心目當(dāng)中的能源互聯(lián)網(wǎng)就是我剛才所講到的，為了保證作為能源的核心是電力、電網(wǎng)。為了保證電力的安全，你要去研究它的方方面面，它的上游，它的下游，它的一次能源和終端電源，它的可再生能源對(duì)于化石類能源的替代，對(duì)我們電力安全的影響。
我們用典模式的改變?cè)趺磥砀淖冸娏ο到y(tǒng)的安全性和它的充裕性，所以能源互聯(lián)網(wǎng)是由物理系統(tǒng)構(gòu)建成的能源網(wǎng)，但是互聯(lián)從信息的角度上來講，沒有信息的支撐，那么對(duì)現(xiàn)代化的系統(tǒng)來講都是空談，所以我們不能夠簡(jiǎn)單的講能源互聯(lián)網(wǎng)是把internet的模式套用到能源上面來講。
能源互聯(lián)網(wǎng)的要素，第一，分布式的儲(chǔ)能及一次能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。第二，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。第三，電動(dòng)汽車及各種智能用電模式。
能源互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，我們講的能源網(wǎng)到底和智能電網(wǎng)有什么區(qū)別?我網(wǎng)上查了一下，所謂講的能源網(wǎng)的這些特點(diǎn)，在原來智能電網(wǎng)當(dāng)中都講過了，所以我個(gè)人感覺一定要搞清楚提這個(gè)詞到底目的是什么?而是要提到原來概念當(dāng)中沒有覆蓋上，并且沒有辦法簡(jiǎn)單的擴(kuò)展以后，覆蓋的那些概念，我們需要用一個(gè)新的名詞來代替它，所以我個(gè)人感覺到真正要解決的是當(dāng)可再生能源占到80%，甚至占到100%，到那個(gè)時(shí)候的電力系統(tǒng)和電網(wǎng)怎么去支撐這個(gè)環(huán)境，這是我們以前在討論智能電網(wǎng)上所沒有正視的問題。也許需要從能源頂層設(shè)計(jì)當(dāng)中很好的把它考慮起來。
人類可持續(xù)發(fā)展有賴于不但是能源，還依賴于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境安全，所以要保證人類的可持續(xù)發(fā)展，一定要保證方方面面的安全，而這些安全彼此之間是影響著你不可能單獨(dú)的，孤立去研究某一個(gè)方面，而應(yīng)該把它看成是全局的問題來研究。
對(duì)我們來講，就是應(yīng)該以電力為主的全方位的能源安全，它有賴于可再生能源，甚至到某一天，人類可能要使用80%以上都是可再生能源。一旦風(fēng)沒有了，你怎么辦?我們?cè)趺礃觾?yōu)化儲(chǔ)能來做好備用，這應(yīng)該是用大能源觀點(diǎn)下的一個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)的觀點(diǎn)來對(duì)待這個(gè)問題，謝謝大家。
原標(biāo)題:薛禹勝：可再生能源的不確定性為能源安全帶來挑戰(zhàn)
